Tout comme la version deux litres, la Dino 246 S a adopté le style de la 250 Testa Rossa de l’époque, mais avec un moteur dérivé des Formule 1. Cette version a été pilotée pour la première fois en janvier 1960 par Scarfiotti et Gonzalez lors du Buenos Aires 100 km du Temporada Argentina. Deux véhicules ont participé au Targa Florio et se sont classés deuxième et quatrième. Bien que la Dino 246 S ait été par la suite conduite par de nombreux pilotes indépendants, seuls les pilotes officiels des ateliers de Ferrari ont piloté la 250 Testa Rossa.

| Type | arrière longitudinale, 60° V6 |
| Alésage et course | 85 x 71 mm |
| Cylindrée unitaire | 402.88 cm3 |
| Cylindrée totale | 2417.33 cm3 |
| Taux de compression | 9.8 : 1 |
| Puissance maximale | 184 kW (250 hp) à 7500 tr/min |
| Puissance spécifique | 103 CV/l |
| Couple maximal | - |
| Distribution | Par un arbre à cames, 2 soupapes par cylindre |
| Alimentation en carburant | 3 carburateurs Weber 42 DCN |
| Allumage | Électronique, une bougie par cylindre, une bobine |
| Lubrification | Par carter humide |
| Embrayage | Multi-disque |
| Cadre | Tubulaire en acier |
| Suspensions avant | Triangles de suspension indépendants et de longueur inégale, ressorts hélicoïdaux sur amortisseurs télescopiques, barre anti-roulis |
| Suspensions arrière | Essieu rigide, bras radial double, ressorts hélicoïdaux sur amortisseurs télescopiques |
| Freins | à disques |
| Boîte de vitesses | 5 rapports + marche arrière |
| Direction | Boîtier de direction à crémaillère |
| Capacité du réservoir | 120 Litres |
| Pneus avant | 5.50 x 15 |
| Pneus arrière | 6.00 x 15 |
| Type | Spider 2 places |
| Longueur | - |
| Largeur | - |
| Hauteur | - |
| Empattement | 2160 mm |
| Voie avant | 1245 mm |
| Voie arrière | 1205 mm |
| Poids | 640 kg |
| Vitesse maximale | - |
| Accélération 0-100 km/h | - |
| 0-400 m | - |
| 0-1000 m | - |